Разработка и исследование жаропрочных сплавов на основе диспергированных электроэрозией частиц сплава ЖС6У тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Поданов Вадим Олегович

• Поданов Вадим Олегович
• кандидат наук
• 2023

Оглавление диссертации кандидат наук Поданов Вадим Олегович

Оглавление

Введение

Глава 1. Анализ источников информации по теме диссертации

1.1 Анализ областей применения жаропрочных сплавов,

в т.ч. сплава ЖС6У

1.2 Анализ технологии производства жаропрочных сплавов,

в т.ч. сплава ЖС6У

1.3 Анализ способов переработки отходов жаропрочных сплавов,

в т.ч. сплава ЖС6У

1.4 Переработка металлотходов электроэрозионным диспергированием, в т.ч. сплава ЖС6У

1.5 Выводы по главе 1 39 Глава 2. Металлургические особенности электроэрозии металлоотходов

2.1 Теоретические основы электродиспергирования металлотходов

2.2 Технологические особенности электродиспергирования металлотходов

2.3 Оборудование и рабочие жидкости, применяемые

при электродиспергировании металлоотходов

2.4 Выводы по главе 2 60 Глава 3. Материалы, оборудование и методики исследований 62 3.1 Материалы, оборудование и методики, используемые при получении и исследовании новых порошковых материалов из металлотходов сплава ЖС6У 62 3.1.1 Характеристики диспергированного сплава марки ЖС6У

3.1.2 Методика исследования химического состава отходов сплава марки ЖС6У

3.1.3 Рабочие жидкости и их характеристики

3.1.4 Оборудование для измельчения металлоотходов сплава

марки ЖС6У

3.1.5 Методика и оборудование для исследования гранулометрического состава частиц диспергированного сплава ЖС6У

3.1.6 Методика и оборудование для исследования формы и морфологии частиц диспергированного сплава ЖС6У

3.1.7 Методика и оборудование для исследования элементного состава частиц диспергированного сплава ЖС6У

3.1.8 Методика и оборудование для исследования фазового состава частиц диспергированного сплава ЖС6У 76 3.2 Материалы и методики, используемые при получении

новых жаропрочных сплавов на основе диспергированных электроэрозией частиц сплава ЖС6У

3.2.1 Материалы, используемые при получении новых жаропрочных сплавов на основе диспергированных электроэрозией частиц

сплава ЖС6У

3.2.2 Методика и оборудование, применяемое для получения новых жаропрочных сплавов из диспергированных электроэрозией частиц сплава ЖС6У

3.2.3 Методика и оборудование для исследования микроструктуры и элементного состава новых жаропрочных сплавов на основе диспергированных электроэрозией частиц сплава ЖС6У

3.2.4 Методика и обородование для исследования фазового состава новых жаропрочных сплавов из диспергируемых электроэрозией частиц сплава ЖС6У

3.2.5 Методика и оборудование для исследования пористости и размера зерна новых жаропрочных сплавов из диспергируемых электроэрозией частиц сплава ЖС6У

3.2.6 Методика и оборудование для исследования микротвердости новых жаропрочных сплавов из диспергируемых электроэрозией частиц сплава ЖС6У

3.2.7 Методика и оборудование для проведения термического анализа новых жаропрочных сплавов из диспергируемых электроэрозией частиц сплава ЖС6У

3.2.8 Методика и оборудование для проведения испытаний жаропрочности новых жаропрочных сплавов из

диспергируемых электроэрозией частиц сплава ЖС6У

3.3 Вывод по главе

Глава 4. Результаты экспериментальных исследований

4.1 Результаты экспериментальных исследований

частиц сплава ЖС6У

4.1.1 Результаты предварительных экспериментальных исследований частиц сплава ЖС6У

4.1.1.1 Результаты предварительных исследований

морфологии частиц сплава ЖС6У

4.1.1.2 Результаты предварительных исследований элементного состава частиц сплава ЖС6У

4.1.1.3 Результаты предварительных исследований гранулометрического состава частиц сплава ЖС6У

4.1.2 Оптимизация процесса получения частиц сплава ЖС6У

4.1.3 Состав, структура, свойства частиц сплава ЖС6У

4.1.3.1 Результаты анализа гранулометрического состава

частиц сплава ЖС6У

4.1.3.2 Результаты исследования морфологии и элементного

состава частиц сплава ЖС6У

4.1.3.3 Результаты рентгеноструктурного анализа частиц

сплава ЖС6У

4.2 Результаты экспериментальных исследований новых жаропрочных сплавов

4.2.1 Результаты предварительных экспериментальных исследований новых жаропрочных сплавов

4.2.1.1 Результаты предварительного исследования микроструктуры и элементного состава сплавов из частиц, полученных в воде дистиллированной

4.2.1.2 Результаты предварительного исследования микроструктуры и элементного состава сплавов из частиц, полученных в керосине осветительном

4.2.1.3 Результаты предварительного исследования микротвердости сплавов из частиц, полученных электроэрозионным диспергированием

4.2.2 Оптимизация процесса получения новых

жаропрочных сплавов

4.2.3 Состав, структура и свойства новых жаропрочных сплавов

4.2.3.1 Результаты исследования микроструктуры и рентгеноспектрального микроанализа новых

жаропрочных сплавов

4.2.3.2 Результаты рентгеноструктурного анализа новых жаропрочных сплавов

4.2.3.3 Результаты исследования пористости и размера зерна

новых жаропрочных сплавов

4.2.3.4. Результаты исследования микротвердости новых жаропрочных сплавов

4.2.3.5 Результаты термического анализа новых

жаропрочных сплавов

4.2.3.6 Результаты исследования жаропрочности новых жаропрочных сплавов

4.2.3.7 Обобщенные результаты исследования

физико-механических свойств новых жаропрочных сплавов

4.3 Рекомендации по практическому применению новых жаропрочных сплавов, на основе диспергированных электроэрозией частиц

сплава ЖС6У

4.4 Экономическая эффективность применения новых жаропрочных сплавов на основе диспергированных электроэрозией частиц

сплава ЖС6У

4.5 Выводы по главе

Заключение

Список использованных источников

Приложение А - Патент на изобретение РФ №2779730

Приложение Б - Патент на изобретение РФ №2784145

Приложение В - Акт внедрения в производство

Приложение Г - Акт внедрения в образовательный процесс

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка и исследование жаропрочных сплавов на основе диспергированных электроэрозией частиц сплава ЖС6У»

Введение

Актуальность темы исследования. В настоящее время жаропрочные никелевые сплавы получили широкое применение в авиа- и космической отраслях для изготовления термонагруженных деталей газотурбинных двигателей, таких как: сопла, лопатки, диски и др. Одной из основных проблем использования жаропрочного никелевого сплава ЖС6У связана с наличием в его составе дорогостоящих компонентов, таких как Сг, Со, М,

Мо, Т^ W и необходимостью его повторного использования. Одним из эффективных, но недостаточно изученных металлургических способов измельчения металлоотходов является электродиспергирование (ЭД). Для разработки технологических рекомендаций по переработке металлоотходов жаропрочного никелевого сплава ЖС6У методом ЭД в мелкодисперсные частицы с целью их повторного использования требуется проведение комплексных металлографических исследований.

Реновация высоколегированных сплавов, в том числе и жаропрочного никелевого сплава ЖС6У, будет способствовать ресурсосбережению, импортозамещению и обеспечению технологического суверенитета РФ. Актуальность работы подтверждается ее выполнением в рамках гранта Президента РФ (НШ-596.2022.4).

Степень разработанности темы. Работы в области исследования жаропрочных сплавов и покрытий на их основе ведутся в научных и высших образовательных учреждениях, таких как: Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П. А. Соловьёва, Всероссийском научно-исследовательском институте авиационных материалов, Московский авиационный институт, Московский политехнический университет, Московский государственный технический университет гражданской авиации, НИТУ «МИСиС», институт материаловедения Хабаровского научного центра ДОРАН, Томский политех, АО «Научно-производственный центр газотурбостроения «Салют», ЮЗГУ и

др. Значительный вклад в исследование жаропрочных сплавов внесли такие ученые как: Шатульский А.А., Каблов Е.Н., Кишкин С. Т., Овчинников В.В., Фарнасов Г.А., Изотов В.А., Самойленко В.М., Монастырский В.П., Фадеев А.В., Гурьянов Д.А., Масс А.В., Седых Д.А., Новикова О.В., Добрынин Д.А., Алексеева М.С., Даниленко В.Н., Афанасьев-Ходыкин А.Н., Arash Khakzadshahandashti, Mohammad Reza Rahimipour (Индия) и др. Однако, в трудах этих ученых не рассматриваются вопросы, касающиеся реновации жаропрочного никелевого сплава ЖС6У путем электродиспергирования и последующего искрового плазменного сплавления полученных мелкодисперсных частиц. Целесообразность решения этих вопросов определила выбор темы, формулировку цели, постановку задач и основные направления исследования.

Целью работы являлась разработка и исследование новых жаропрочных сплавов, пригодных к промышленному применению, на основе диспергированных электроэрозией частиц сплава ЖС6У, полученных в воде дистиллированной и в керосине осветительном.

В соответствии с поставленной целью были решены следующие задачи:

1. Разработан способ измельчения металлоотходов жаропрочного никелевого сплава ЖС6У в мелкодисперсные частицы путем электроэрозии в жидких рабочих средах.

2. Измельчены металллоотходы жаропрочного никелевого сплава ЖС6У электроэрозией в двух средах (дистиллированной воде и осветительном керосине) в мелкодисперсные частицы.

3. Исследовано влияние свойств рабочих жидкостей на состав, структуру и свойства диспергированных электроэрозией частиц жаропрочного никелевого сплава ЖС6У.

4. Исследовано влияние электрических параметров (напряжения, ёмкости и частоты следования импульсов) электродиспергирования сплава ЖС6У на технологические свойства диспергированных электроэрозией

частиц.

5. Оптимизирован процесс измельчения металлоотходов жаропрочного никелевого сплава ЖС6У в двух средах (дистиллированной воде и осветительном керосине) и проведены металлографические исследования полученных частиц: формы и морфологии; гранулометрического состава и среднего размера; элементного и фазового составов.

6. Из диспергированных электроэрозией частиц жаропрочного никелевого сплава ЖС6У в двух рабочих средах получены заготовки новых жаропрочных сплавов искровым плазменным сплавлением.

7. Исследовано влияние состава, структуры и свойств диспергированных электроэрозией частиц жаропрочного никелевого сплава ЖС6У на свойства заготовок новых жаропрочных сплавов.

8. Исследовано влияние технологических параметров искрового плазменного сплавления (температуры, давления, времени выдержки) на свойства заготовок новых жаропрочных сплавов.

9. Оптимизирован процесс искрового плазменного сплавления диспергированных электроэрозией частиц жаропрочного никелевого сплава ЖС6У и проведены исследования состава, структуры и свойств заготовок новых жаропрочных сплавов: микроструктуры; размера зерна; элементного и фазового составов; пористости; микротвердости; температуры плавления и жаропрочности.

10. Выполнена апробация и патентование полученных результатов.

Научная новизна

1. Применительно к процессу измельчения отходов жаропрочного никелевого сплава ЖС6У электроэрозией установлено влияние свойств рабочих жидкостей на состав, структуру и свойства диспергированных частиц, позволяющее управлять их дисперсностью, элементным и фазовым составами. В частности, анализ гранулометрического состава показал, что

диспергированные электроэрозией частицы сплава ЖС6У имеют средний размер 51,67 мкм и 59,72 мкм в воде дистиллированной и керосине осветительном, соответственно, что связано с большими потерями энергии электрического разряда на пробой рабочей жидкости ввиду разности диэлектрической проницаемости воды и керосина, а также различием в охлаждающей способности жидкостей. Рентгеноспектральный микроанализ показал, что на поверхности частиц, полученных в воде дистиллированной, присутствует часть кислорода, а в керосине осветительном - углерода. Отмечено, что диспергирование электроэрозией сплава ЖС6У в дистиллированной воде приводит к образованию в частицах оксидных фаз WО3 и МО, а диспергирование в осветительном керосине способствует образованию карбидных фаз WC, ТЮ, Mo2С и О-^, а также интерметаллида NiзAl, что связано с различием химического состава рабочих жидкостей.

2. Установлено влияние электрических параметров (напряжения, ёмкости и частоты следования импульсов) электродиспергирования жаропрочного никелевого сплава ЖС6У на технологические свойства диспергированных электроэрозией частиц, позволяющее управлять их средним размером. Отмечено, что увеличение ёмкости разрядных конденсаторов и в большей степени напряжения на электродах при электроэрозионном диспергировании жаропрочного никелевого сплава ЖС6У способствует увеличению среднего размера диспергированных частиц.

3. Установлена зависимость свойств заготовок новых жаропрочных сплавов от состава, структуры и свойств диспергированных электроэрозией частиц жаропрочного никелевого сплава ЖС6У, позволяющая оказывать влияние на его физико-механические свойства. Отмечено, что физико-механические и эксплуатационные свойства новых жаропрочных сплавов из диспергированных электроэрозией частиц жаропрочного никелевого сплава ЖС6У, такие как температура плавления, пористость, размер зерна, жаропрочность и микротвердость, зависят от формы и дисперсности

диспергированных электроэрозией частиц и их фазового состава.

4. Установлены зависимости свойств новых жаропрочных сплавов от технологических параметров искрового плазменного сплавления (температуры, давления, времени выдержки) диспергированных электроэрозией частиц жаропрочного никелевого сплава ЖС6У, позволяющие управлять качеством изделий. Отмечено, что новые жаропрочные сплавы из диспергированных электроэрозией частиц жаропрочного никелевого сплава ЖС6У, полученные с помощью импульсного электротока и так называемого «эффекта плазмы искрового разряда» в условиях очень быстрого нагрева и малой продолжительности рабочего цикла обладают лучшими физико-механическими свойствами по сравнению с промышленными сплавами ЖС6У. Это достигается за счет получения практически беспористой структуры жаропрочного сплава с субмикронным зерном и соответствующим фазовым составом.

Теоретическая и практическая значимость состоит в исследовании, разработке и апробации новых жаропрочных сплавов на основе диспергированных частиц жаропрочного никелевого сплава ЖС6У, пригодных к промышленному применению, включая:

- разработку и патентование шихты для производства жаропрочных сплавов, содержащую частицы никеля и молибдена, отличающуюся тем, что она содержит упомянутые частицы, полученные электроэрозией отходов сплава ЖС6У в дистиллированной воде (патент РФ №2779730);

- разработку шихты для производства жаропрочных сплавов, содержащую частицы никеля и молибдена, отличающуюся тем, что она содержит упомянутые частицы, полученные электроэрозией отходов сплава ЖС6У в керосине осветительном (патент РФ № 2784145);

- разработку и патентование способа получения жаропрочного сплава, отличающегося тем, что он получен искровым плазменным сплавлением шихты из диспергированных электроэрозией частиц сплава ЖС6У в воде дистиллированной (заявка на изобретение РФ №2022129595);

- разработку способа получения жаропрочного сплава, отличающегося тем, что он получен искровым плазменным сплавлением шихты из диспергированных электроэрозией частиц сплава ЖС6У в керосине осветительном (заявка на изобретение РФ №2023103776).

Диссертационная работа по тематике, содержанию и результатам соответствует п.3 «Теоретические и экспериментальные исследования влияния структуры на физические, химические, механические, технологические и эксплуатационные свойства металлов и сплавов», п.8 «Исследование работоспособности металлов и сплавов в различных условиях, выбор и рекомендация наиболее экономичных и надежных металлических материалов для конкретных технических назначений с целью сокращения металлоемкости, увеличения ресурса работы, повышения уровня заданных физических и химических характеристик деталей машин, механизмов, приборов и конструкций» и п.9 «Разработка новых принципов создания сплавов, обладающих заданным комплексом свойств, в том числе для работы в экстремальных условиях» паспорта научной специальности 2.6.1. Металловедение и термическая обработка металлов и сплавов.

Методология и методы исследования. При решении поставленных задач использовались современные методы испытаний и исследований, в том числе: гранулометрический состав и средний размер частиц исследовалина лазерном анализаторе размеров частиц «Analysette 22 NanoTec»; форму и морфологию поверхности частиц исследовали на электронно-ионном сканирующем (растровом) микроскопе с полевой эмиссией электронов «QUANTA 600 FEG»; рентгеноспектральный микроанализ частиц и сплавов проводили на энерго-дисперсионном анализаторе рентгеновского излучения фирмы «EDAX»; рентгеноструктурный (фазовый) анализ частиц и сплавов выполнялина рентгеновском дифрактометре «Rigaku Ultima IV»; сплавление частиц осуществляли на установке SPS 25-10 ThermalTechnology; механическую обработку образцов сплавов проводили на автоматическом высокоточном настольном отрезном станке «Accutom-5» и шлифовально-

полировальном станке «LaboPol-5»; микроструктуру, пористость, размер зерна сплавов исследовали с помощью оптического инвертированного микроскопа «OLYMPUS GX51», оснащенного системой автоматизированного анализа изображений «SIAMSPhotolab»; микротвердость сплавов определяли на микротвердомере DM-8; термический анализ сплавов проводили на приборе синхронного термоанализа STA 449 C JupiterNETZSCH; жаропрочность определяли при помощи испытательной машины ATS 2330 СС-230 и др.

Положения, выносимые на защиту

1. Способ измельчения металлоотходов жаропрочного никелевого сплава ЖС6У путем электроэрозии в жидких рабочих средах.

2. Результаты исследования влияния свойств рабочих жидкостей на состав, структуру и свойства диспергированных электроэрозией частиц жаропрочного никелевого сплава ЖС6У.

3. Результаты исследования влияния электрических параметров (напряжения, ёмкости и частоты следования импульсов) электродиспергирования сплава ЖС6У на технологические свойства диспергированных электроэрозией частиц.

4. Результаты оптимизации процесса измельчения жаропрочного никелевого сплава ЖС6У в двух средах (дистиллированной воде и осветительном керосине) и металлографических исследований полученных частиц.

5. Способ получения заготовок новых жаропрочных сплавов искровым плазменным сплавлением диспергированных электроэрозией частиц жаропрочного никелевого сплава ЖС6У.

6. Результаты исследования влияния состава, структуры и свойств диспергированных электроэрозией частиц жаропрочного никелевого сплава ЖС6У на свойства заготовок новых жаропрочных сплавов.

7. Результаты исследования влияния технологических параметров искрового плазменного сплавления (температуры, давления, времени

выдержки) на свойства заготовок новых жаропрочных сплавов.

8. Результаты оптимизации процесса искрового плазменного сплавления диспергированных электроэрозией частиц жаропрочного никелевого сплава ЖС6У и металлографических исследований состава, структуры и свойств заготовок новых жаропрочных сплавов.

9. Результаты апробации и патентования полученных результатов.

Степень достоверности полученных результатов

Обоснованность и достоверность выносимых на защиту научных положений и выводов обеспечиваются принятой методологией исследования, включающей в себя современные научные методы, апробацией при обсуждении результатов диссертации на международных научно-технических конференциях. Это позволило обеспечить репрезентативность, доказательность и обоснованность разработанных положений и полученных результатов. Достоверность теоретических положений и выводов диссертации подтверждена положительными результатами при внедрении в практическую деятельность, отмеченных в подразделе «Реализация результатов работы».

Реализация результатов работы

Разработанные технологии и новые жаропрочные сплавы апробированы и внедрены в ООО «РУ 46» г. Курск.

Материалы исследований используются в образовательном процессе ФГБОУ ВО «Юго-Западный государственный университет» при изучении дисциплины «Теория и технологии новых материалов» (3 курс направления подготовки аспирантов 22.06.01 «Технологии материалов» направленность «Металловедение и термическая обработка металлов и сплавов»).

Личный вклад автора. Автором лично выполнен весь объем экспериментальных исследований, обработка результатов и их анализ, выбран комплекс методик для аттестации диспергированных электроэрозией частиц жаропрочного никелевого сплава ЖС6У и новых жаропрочных сплавов. Автор принимал участие в методике проведения эксперимента.

Апробация результатов

Основные положения диссертационной работы доложены, обсуждены и одобрены на конференциях в Москве, Воронеже, Брянске, Новокузнецке, Курске и др.: Современные проблемы и направления развития металловедения и термической обработки металлов и сплавов (Курск, 20192023 гг.), Перспективы развития технологий обработки и оборудования в машиностроении (Воронеж, 2023 г.), Современные автомобильные материалы и технологии (Курск, 2019-2023 гг.); Современные материалы, техника и технология (Курск, 2019-2023 гг.); Технологии и техника: пути инновационного развития (Воронеж, 2023 г.) и др.

Глава 1. Анализ источников информации по теме диссертации

1.1 Анализ областей применения жаропрочных сплавов, в т.ч. сплава

ЖС6У

Жаропрочные сплавы — металлические материалы, обладающие высоким сопротивлением пластической деформации и разрушению при действии высоких температур и окислительных сред. Начало полноценных исследований жаропрочных сплавов приходится на конец тридцатых годов прошлого века — период нового этапа в развитии авиации, связанного с появлением реактивной авиации и газотурбинных двигателей (ГТД) [1-7]. Можно выделить несколько классификаций сплавов и сталей, которые работают при повышенных и высоких температурах. Наиболее общей является следующая классификация жаростойких и жаропрочных сталей и сплавов:

- теплоустойчивые стали - работают в нагруженном состоянии при температурах до 600^ в течение длительного времени. Примером являются углеродистые, низколегированные и хромистые стали ферритного класса;

- жаропрочные стали и сплавы - работают в нагруженном состоянии при высоких температурах в течение определенного времени и обладают при этом достаточной жаростойкостью. Примерами являются стали аустенитного класса на хромоникелевой или хромоникельмарганцевой основах с различными легирующими элементами и сплавы на никелевой или кобальтовой основе;

- жаростойкие (окалиностойкие) стали и сплавы - работают в ненагруженном или слабонагруженном состоянии при температурах выше 550°С и обладают стойкостью против химического разрушения поверхности в газовых средах. В качестве примера можно привести хромокремнистые стали мартенситного класса, хромоникелевые аустенитные стали, хромистые и хромоалюминиевые стали ферритного класса, а также сплавы на основе хрома и никеля [8, 9].

Жаропрочные сплавы могут быть на алюминиевой, титановой, железной, медной, кобальтовой и никелевой основах. Наиболее широкое применение в авиационных двигателях получили никелевые жаропрочные сплавы, из которых изготавливают рабочие и сопловые лопатки, диски ротора турбины, детали камеры сгорания и т. п. В зависимости от технологии изготовления никелевые жаропрочные сплавы могут быть литейными, деформируемыми и порошковыми. Наиболее жаропрочными являются литейные сложнолегированные сплавы на никелевой основе, способные работать до температур 1050—1100 °C в течение сотен и тысяч часов при высоких статических и динамических нагрузках [7-18].

Первые жаропрочные стали для газотурбинных двигателей были разработаны в Германии фирмой Krupp в 1936—1938 годах. Высоколегированная аустенитная сталь Тинидур изготовлена как материал рабочих лопаток турбины на температуры 600—700 °C. Тинидур — аустенитная сталь с дисперсионным твердением (Ni3Ti) и карбидным упрочнением. В 1943—1944 годах годовое производство Тинидур составляло 1850 тонн. Институтом Deutsche Versuchsanstalt für Luftfahrt (DVL) и фирмой Heraeus Vacuumschmelze были изготовлены аустенитыестали (сплавы по английской терминологии) DVL42 и DVL52 на более высокие рабочие температуры 750—800 °C [7, 10]. Основу жаропрочных сплавов, как правило, составляют элементы VIII группы таблицы Менделеева. До 1940-х годов за основу жаропрочных сплавов принимали железо или никель. Добавляли большой процент хрома для увеличения стойкости к коррозии. Добавление алюминия, титана или ниобия увеличивали сопротивление ползучести. В некоторых случаях появлялись хрупкие фазы, такие, например, как карбиды M23C6. В конце 40-х годов прекратилось использование железа как основы жаропрочных сплавов, предпочтение отдали сплавам, в основе которых лежит никель и кобальт. Это позволило получить более прочную и стабильную гранецентрированную матрицу [7]. Одним из факторов, определяющих жаропрочность, является высокое сопротивление ползучести.

Жаропрочность сплавов оценивается пределом длительной прочности или ползучести при высоких температурах, и связана, в основном, с их структурой и составом. Структура жаропрочных сплавов должна быть многофазной с прочными границами зёрен и фаз. В никелевых жаропрочных сплавах это достигается многокомпонентным легированием. При этом жаропрочность сплавов увеличивается по мере увеличения объёмной доли упрочняющих фаз и чем выше их термическая стабильность, то есть устойчивость против растворения и коагуляции при повышении температуры [7-21].

Сплав ЖС6У применяют для изготовления литьем по выплавляемым моделям с последующей термической обработкой рабочих лопаток турбин и цельнолитых роторов. Данный материал имеет равноосную кристаллизацию (№—Со—Сг—А!—Т—W—Мо) и представляет собой у-твердый раствор, упрочненный фазой на основе алюмината никеля М3А1 [22-27].

Данный сплав предназначен для работы при температуре до 1100°С. Сплав ЖС6У, обладающий плотностью 8400 кг/м , при равноосной кристаллизации имеет предел прочности 170 МПа [28].

Первыми литейными жаропрочными сплавами на М-Сг основе, получившими промышленное применение, были отечественные сплавы ЖСЗ, ВЛ-7-45 Л и АН В-300. Затем в США был создан литейный лопаточный сплав GMR-235D. Литейные жаропрочные сплавы серии Nimocast (Nimocast-75, №тоса81;-80, №тоса81;-90), разработанные в Великобритании примерно в то же время, что и деформируемые сплавы серии Мтошс (1941 — 1945 гг.), стали использоваться для отливки лопаток значительно позднее [29].

Создание высокопрочных литейных жаропрочных сплавов существенно облегчилось в середине 50-х годов, когда был усовершенствован метод литья по выплавляемым моделям и получили промышленное применение вакуумная плавка и заливка [30-34].

В 80-е годы были разработаны никелевые жаропрочные сплавы с высоким содержанием алюминия, ниобия, тантала - легирующих элементов,

стабилизирующих у'-фазу. Это сплавы под названием ЖС6У, Nimocast-739, Jn-935, Jn-939, Jn-597, Jn-738LC и др. Увеличение времени до разрушения было наиболее наглядно показано на никелевых жаропрочных сплавах Маг-М200, Jn-ЮО, В-1900, Маг-М246. Именно эти сплавы обладают наиболее высокой 100-часовой жаропрочностью при 800... 1000 °С. Высокотемпературное разрушение жаропрочных сплавов с равноосной структурой в процессе ползучести происходит чаще всего по границам зерен [35-40]. Поэтому основным способом повышения механических свойств таких жаропрочных сплавов долгое время были традиционные методы легирования, направленные на упрочнение объема зерен и в особенности их границ. Повышение жаропрочных свойств в этом случае достигалось путем легирования никеля все большим количеством легирующих элементов, совокупное действие которых положительно влияло на то или иное свойство (жаропрочность, пластичность, усталость, сопротивление окислению или газовой коррозии и т.д.). Однако сложное легирование приводит к снижению пластичности жаропрочного сплава, большому разбросу механических свойств и снижению термостойкости [29].

Сплав ЖС6У является одним из наиболее широко используемых в промышленности жаропрочных литейных никелевых сплавов. Область его применения - при производстве прутковых заготовок литьем, которые нужны для переплава при дальнейшем изготовлении литьем рабочих и направляющих лопаток, а также секционных лопаток соплового аппарата авиационных турбин и энергосиловых установок различного назначения.

К сплавам, из которых изготавливаются рабочие лопатки газотурбинных двигателей, предъявляются особые требования, так как они одновременно должны обладать высокими жаростойкостью, жаропрочностью и выносливостью [7-29].

Примеры литых деталей из жаропрочных литейных сплавов для авиадвигателестроения представлены на рисунке 1.1. Области применения сплава ЖС6У представлены в таблице 1.1.

б)

Рисунок 1.1 - Литые детали из сплава ЖС6У: а) турбинная лопатка; б) крыльчатка турбокомпрессора

Таблица 1.1 - Другие области применения сплавов

Отрасль промышленности Сфера применения

1 2

Авиационная промышленность Сплав ЖС6У используется для изготовления деталей турбин самолетов, которые работают в условиях высоких температур.

Космическая промышленность Сплавы ЖС6У применяются для изготовления деталей ракет, которые должны выдерживать экстремальные условия полета.

Автомобильная промышленность Сплавы ЖС6У используются для изготовления деталей двигателей автомобилей, которые работают при высоких температурах.

Энергетическая промышленность Сплавы ЖС6У применяются для изготовления труб и коллекторов котлов, работающих при высоких давлениях и температурах.

Судостроение Сплавы ЖС6У используются для изготовления корпусов и деталей судов, которые подвергаются воздействию морской воды и высоких температур.

1.2 Анализ технологии производства жаропрочных сплавов, в т.ч. сплава

ЖС6У

Для обеспечения гарантированного качества литейных жаропрочных сплавов необходимо использовать самое современное оборудование.

Сплав ЖС6У содержит большое количество легирующих элементов. Имея высокую жаропрочность, сплав характеризуется существенным недостатком-склонностью к пленкообразованию. Окисные плены, основу которых составляют оксиды и нитриды химически активных легирующих элементов алюминия и титана образуются в результате соприкосновения жидкого металла с воздухом в период плавки и заливки. Пленки, попавшие в отливку, снижают её прочность и являются очагом начала разрушения детали при работе в условиях высоких температур и больших напряжений [41-45].

Наиболее эффективным путем предотвращения окисных плен в отливках из жаропрочных сплавов, содержащих активные элементы, является плавка и разливка сплава в вакууме. С этой целью в промышленности, и особенно в авиадвигателестроении, широко применяются вакуумно-индукционные установки, плавящие металл электрическим током повышенной частоты [45-51].

На основании этих фактов плавку и заливку металла проводят на ВИАМ-24 - высоковакуумная, плавильная, механизированная установка полунепрерывного действия с емкостью тигля от 0.5 до 2.5 т. (рисунок 1.2).

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Поданов Вадим Олегович, 2023 год

А «С - - %

^Кк Ж! • » . вН^^Н

0 миг ' |

а)

б)

Рисунок 4.15 - Микроструктура жаропрочных сплавов из диспергированных электроэрозией частиц в керосине осветительном: а) микроструктура образца

1; б) микроструктура образца 2

Обобщенные данные по результатам предварительных исследований элементного состава по поверхности жаропрочных сплавов из диспергированных электроэрозией частиц сплава ЖС6У в керосине осветительном представлены рисунках 4.16, 4.17. Точкам на рисунках соответствуют спектры характеристического рентгеновского излучения. На спектрах каждому химическому элементу соответствует пик определенной высоты [143].

Рисунок 4.16 - Элементный состав образца 1 сплава из диспергированных электроэрозией частиц в керосине осветительном

и

1.40 1.00 1.00 4.00 1.00 4,00 Т.00 1.00 1.00 10.00

Энсргнл, кэВ

Рисунок 4.17 - Элементный состав образца 2 сплава из диспергированных электроэрозией частиц в керосине осветительном

Испытания твердости образцов по поверхности и поперечному шлифу проводили с помощью автоматической системы анализа микротвердости DM-8 по методу микро-Виккерса при нагрузке на индентор 200 г по десяти отпечаткам со свободным выбором места укола в соответствии с ГОСТом 9450-76 (Измерение микротвердости вдавливанием алмазных наконечников). Время нагружения индентора составило 10с. Результаты измерений приведены в таблице 4.7.

Экспериментально установлено, что микротвердость спеченных образцов методом искрового плазменного спекания из диспергированных электроэрозией частиц сплава ЖС6У, полученных в воде дистиллированной составляет: 2184,6 МПа и 2267,1 МПа; в керосине осветительном составляет 3026,3 МПа и 3192,4 МПа [144].

Таблица 4.7 - Микротвердость по Виккерсу

Твердость по Виккерсу Твердость по Виккерсу

Вода Керосин

Образец 1 Образец 2 Образец 1 Образец 2

1 211 225 321 325

2 197 218 392 254

3 248 190 252 265

4 197 218 350 320

5 210 211 315 405

6 200 198 215 272

7 212 201 256 235

8 281 315 311 358

9 215 214 325 408

10 214 278 391 352

Среднее значение (единицы измерения) HVo,2 219 227 303 319

МПа 2184,6 2267,1 3026,3 3192,4

Требования к изделиям, полученным с использованием метода искрового плазменного спекания, определяются их физико-механическими свойствами. Для обеспечения высоких физико-механических свойств изделий из полученной шихты необходимо оптимизировать процесс получения изделий с использованием метода искрового плазменного спекания отходов электроэрозионного материала ЖС6У с применением планирования эксперимента.

4.2.2 Оптимизация процесса получения новых жаропрочных сплавов

Из свойств, лимитирующих ресурс изделий, технологически просто и информативно определяется микротвердость, поэтому оптимизацию процесса получения жаропрочного сплава искровым плазменным сплавлением частиц сплава ЖС6У проводили по микротвердости спеченных образцов путем проведения полного факторного эксперимента типа 23. Для оценки влияния указанных факторов и математического описания процесса получения жаропрочного сплава искровым плазменным сплавлением частиц сплава ЖС6У использована модель первого порядка вида, представленная уравнением (4.4), в котором Хь Х2, Х3- факторы: температура Т, °С; давление Р, МПа и 1, мин. время выдержки, мин. Соответственно, у -исследуемая величина (микротвердость).

Оптимальные параметры работы установки определяли для двух рабочих сред: воды дистиллированной и керосина осветительного [145].

Для оценки влияния указанных факторов и математического описания процесса получения электроэрозионных частиц использована модель первого порядка вида:

у = Ь0 + ЪА + Ь2Х2 + Ь3Х3 + Ъ12Х:Х2 + Ъ13Х:Х3 + Ь23Х2Х3 + Ъ123Х!Х2Х3, (4.4) где Х1, Х2, Х3 - факторы;

у - исследуемая величина (микротвердость).

4.8.

Таблица 4.8 - Уровни и интервалы варьирования

Уровень Т, °С Р, МПа 1, мин

варьируемых Факторов К X: Х2 Хз

К е ач к п о б О кодовое Вода Керосин Вода Керосин Вода Керосин

Основной 0 625 700 30 30 6 3,5

уровень

Интервал 400 500 10 10 4 1,5

варьирования

Верхний уровень [phone] 5

Нижний уровень -1 200 200 20 20 2 2

Каждый опыт проводили трижды. Микротвердость образцов, полученных искровым плазменным сплавлением частиц сплава ЖС6У проводили на автоматизированном микротвердомере AFFRI DM-8 (по Виккерсу). Матрица планирования эксперимента и результаты испытаний представлены в таблице 4.9.

№ п/п Среда Хо Х1 Х2 Хз Х1 Х2 Х1 Хз Х2Х3 Х1 Х2 Х3 У1 У2 У3 XV У1 Я2 ° воспр

1 Вода + + + + 2132 2133 2131 2132 0,5

Керосин 2234 2239 2235 2236 7

2 Вода + + + + 3650 3635 3654 3653 7,0

Керосин 3721 3726 3725 3724 7

3 Вода + + + + 2342 2342 2339 2341 3,0

Керосин 2369 2372 2363 2368 21

4 Вода + + + + 3931 3927 3932 3930 7,0

Керосин 3815 3817 3813 3815 4

5 Вода + + + + 2676 2671 2675 2674 7,0

Керосин 2487 2492 2491 2490 7

6 Вода + + + + 4188 4183 4187 4186 7,0

Керосин 4272 4274 4267 4271 13

7 Вода + + + + 2991 2997 2997 2995 12,0

Керосин 2585 2582 2579 2582 9

8 Вода + + + + + + + + 4423 4416 4421 4420 13,0

Керосин 4501 4510 4513 4508 39

Согласно проведенным расчетам были получены уравнения регрессии для математического описания процесса прессования и сплавления шихты, полученной в воде дистиллированной (4.2.2) и керосине осветительном (4.2.3).

у = 3291,37 + 763,3^! + 130,1*2 + 277,3Х3 - 2,37^- 21,62^+ 8,6 -

-19,3ВД (4.5.1)

у = 2349,25 + 830,25^! + 69Х2 + 213,5Х3 + 13^ Х2 + 91,5^ Х3 +

+ 13,25Х2 Х3 + 23,25Х1 Х3 (4.5.2)

Полученные уравнения были использованы для крутого восхождения по поверхности отклика. Крутое восхождение шихты, полученной в воде, начинали из нулевой точки (основные уровни): Х1=1050 °С, Х2=30 МПа, Х3=4 мин (таблица 4.10).

Таблица 4.10 - Расчет крутого восхождения (дистиллированная вода)

Xi Х2 Х3 XV У ,

(Т, °C) (Р, МПа) (t , мин) HV

Основной уровень 1050 30 4 —

Коэффициент b i 763,37 130,125 277,375 —

Интервал варьирования 400 10 4 —

bi ■ £ 305348 1301,25 1109,5 —

Шаг Ai 305,348 13,0125 1,0095 —

Округленный шаг 306 14 2 —

Опыт 1 1200 35 5 3678,4

Опыт 2 (max) 1400 40 10 4427,38

Согласно проведенной серии опытов определены предельные значения параметра оптимизации у (микротвердость), которые составили: для образцов, полученных из частиц, диспергированных в воде - 4427,38 МПа при температуре Т = 1400°С, давлении Р = 40 МПа и времени выдержки t =10 мин.

Полученные уравнения были использованы для крутого восхождения по поверхности отклика. Крутое восхождение шихты, полученной в

Таблица 4.11 - Расчет крутого восхождения (керосин осветительный)

Наименование Xi (Т, °C) Х2 (Р, МПа) Х3 (t , мин) У, HV

Основной уровень 1100 30 4 —

Коэффициент bi 830,25 69 213 —

Интервал варьирования £ 100 10 1 —

bi ■ £ 83025 690 213 —

Шаг Ai 830,25 6,9 2,13 —

Округленный шаг 831 7 3 —

Опыт 1 1200 36 5 3724,8

Опыт 2 (max) 1380 40 5 4508

Согласно проведенной серии опытов определены предельные значения параметра оптимизации у (микротвердость), которые составили: для образцов, полученных из частиц, диспергированных в керосине - 4508 МПа при температуре Т = 1380 °С, давлении Р = 40 МПа и времени выдержки t = 5 мин. [146]. Далее представлены результаты экспериментальных исследований состава, структуры и свойств жаропрочных сплавов из диспергированных электроэрозией частиц сплава ЖС6У, полученные при оптимальных режимах.

4.2.3 Состав, структура и свойства новых жаропрочных сплавов 4.2.3.1 Результаты исследования микроструктуры и рентгеноспектрального микроанализа новых жаропрочных сплавов

Заготовки сплавов получали по технологии горячего прессования путем пропускания высокоамперного тока (искровое плазменное сплавление).

В соответствие с данной технологией заготовки получали из диспергированных электроэрозией частиц сплава ЖС6У в воде дистиллированной и керосине осветительном методом горячего прессования с пропусканием высокоамперного тока в вакууме согласно расчетных режимов оптимизации. В основе процесса лежит модифицированный метод горячего прессования, при котором электрический ток пропускается непосредственно через пресс-форму и прессуемую заготовку, а не через внешний нагреватель.

Согласно проведенной серии опытов определены предельные значения параметра оптимизации Y (микротвердость), которые составили: для образцов, полученных из частиц, диспергированных в воде -4427 МПа при температуре Т = 1400°С,давлении Р = 40 МПа и времени выдержки 1 =10 мин.; для образцов, полученных из частиц, диспергированных в керосине -4508 МПа при температуре Т = 1380 °С, давлении Р = 40 МПа и времени выдержки 1 = 5 мин. Далее представлены результаты экспериментальных исследований состава, структуры и свойств жаропрочных сплавов из диспергированных электроэрозией частиц сплава ЖС6У, полученные при оптимальных режимах.

Обобщенные данные по результатам исследования микроструктуры и рентгеноспектрального микроанализа сплавов из диспергированных электроэрозией частиц сплава ЖС6У воде дистиллированной и керосине осветительном представлены на рисунках 4.18 и 4.19. Точкам 1 и 2 на рисунках соответствуют спектры характеристического рентгеновского

а)

б)

в)

Рисунок 4.18 - Жаропрочные сплавы из диспергированных электроэрозией частиц в воде дистиллированной: а) микроструктура; б) элементный состав в

точке 1; в) элементный состав в точке 2

б)

в)

Рисунок 4.19 - Жаропрочные сплавы из диспергированных электроэрозией частиц в керосине осветительном: а) микроструктура; б) элементный состав в

точке 1; в) элементный состав в точке 2

Экспериментально установлено, что в сплавах из диспергированных электроэрозией частиц сплава ЖС6У в кислородсодержащей жидкости (воде дистиллированной) присутствует часть кислорода, а в жаропрочных сплавах из диспергированных электроэрозией частиц сплава ЖС6У в углеродсодержащей жидкости (керосине осветительном) - углерода, а все остальные элементы распределены по объему относительно равномерно. Показано, что основными элементами в жаропрочных сплавах из

диспергированных электроэрозией частиц сплава ЖС6У, как в керосине осветительном, так и в воде дистиллированной, являются №, Mo, W, О-, ^ [141, 142].

Отмечено, что состав, структура и свойства диспергированных электроэрозией частиц сплава ЖС6У, зависящие в основном от рабочей среды (при прочих равных условиях) влияют на пористость и размер зерна спеченных заготовок, а они в свою очередь на механические свойства изделий.

4.2.3.2 Результаты рентгеноструктурного анализа новых жаропрочных

сплавов

Результаты исследования рентгеноструктурного (фазового) состава спеченных образцов сплава ЖС6У из диспергированных электроэрозией частиц, в воде дистиллированной и керосине осветительном, представлены на рисунке 4.20. Отмечено, что диспергирование электроэрозией сплава ЖС6У в воде дистиллированной приводит к образованию в частицах фаз WOз, NiO и Alo,9Ni4,22, а диспергирование в керосине осветительном способствует образованию карбидных фаз WC, ТЮ, Mo2С и О^з, а также интерметаллида NiзAl, что связано с различием химического состава рабочих жидкостей [147, 148].

004

С 7е

S

к «

к х

и

Я 1е + 004

о о В М К и X

<L>

н

X К

Niy\l

WC

г * 1 ^

NijAI TiC

Mo,С

Cr7C3

JL

WC

20

40

60

20. град.

too

120

б)

Рисунок 4.20 - Дифрактограмма диспергированных электроэрозией частиц

сплава ЖС6У: а) в воде; б) в керосине

4.2.3.3 Результаты исследования пористости и размера зерна новых

жаропрочных сплавов

Пористость определяли с помощью оптического инвертированного микроскопа Olympus GX51 с программным обеспечением для количественного анализа изображения. Подготовленные образцы не имели следов шлифования, полирования или выкрашивания структурных составляющих. Шлиф изготавливали по поперечному сечению (излому) целого изделия или части его площадью менее 2 см2. Программное обеспечение «SIAMS Photolab», которым оснащен микроскоп, разработано с учётом специфики применения методов цифровой микроскопии и анализа изображений для металлографического анализа соединений [149].

Результаты исследования пористости образцов металлографическим методом приведены в таблице 4.12 и на рисунках 4.21 и 4.22. Результаты исследований размера зерна представлены в таблиц 4.13.

Образец Площадь анализа, кв.мкм Пористость, % Dmш Dmax Dmed

Искровое плазменное сплавление (вода) 5694026,8 0,52 0,1 2,7 0,5

Искровое плазменное сплавление (керосин) 453359,4 0,44 0,1 2,4 0,43

г*

-Л,

Г:'

50 мкм

а)

ш 60

$40

■ял

Ш20

О

12 3 4 Размер пор, .и/си

б)

Рисунок 4.21 - Результаты исследования образца из частиц, полученных методом ЭЭД в воде дистиллированной: а) микроструктура поперечного шлифа образца; б) гистограмма распределения пор по размеру (мкм)

ШШ^Шшштв

а)

100 ло

т

40

щт £

о

1 2 3

газмф нор, жм

б)

Рисунок 4.22 - Результаты исследования образца из частиц, полученных методом ЭЭД в керосине осветительном: а) микроструктура поперечного шлифа образца; б) гистограмма распределения пор по размеру (мкм)

Таблица 4.13 - Пористость и размер зерна новых жаропрочных сплавов

Жаропрочные сплавы

Из диспергированных Из

Исследуемый параметр электроэрозией частиц сплава ЖС6У промышленно

В воде В керосине применяемой

дистиллированной осветительном шихты

Полученные искровым плазменным Полученные

сплавлением литьем

Размер зерна, мкм 0,45 0,43 3,5

Пористость, % 0,52 0,44 1

В результате исследования спеченных образцов методом искрового плазменного спекания из диспергированных электроэрозией частиц сплава ЖС6У, полученных в воде дистиллированной и керосине осветительном, было установлено, что пористость составляет 0,52% и 0,44% соответственно. По снимкам с растрового электронного микроскопа отмечено, что тёмное

4.2.3.4. Результаты исследования микротвердости новых жаропрочных

сплавов

Испытания твердости образцов по поверхности и поперечному шлифу проводили с помощью автоматической системы анализа микротвердости DM-8 по методу микро-Виккерса при нагрузке на индентор 200 г по десяти отпечаткам со свободным выбором места укола в соответствии с ГОСТом 9450-76 (Измерение микротвердости вдавливанием алмазных наконечников). Время нагружения индентора составило 10 с. Результаты измерений приведены в таблице 4.14.

Таблица 4.14 - Микротвердость по Виккерсу

Микротвердость по Виккерсу Микротвердость по Виккерсу

Вода Керосин

1 425 546

2 396 542

3 451 538

4 420 211

5 512 566

6 465 523

7 472 318

8 449 475

9 495 534

10 452 348

Среднее значение (единицы измерения) КУ0,2 454 460

МПа 4420,6 4508,2

ГПа 4,420 4,508

Экспериментально установлено, что микротвердость спеченных образцов методом искрового плазменного спекания из диспергированных электроэрозией частиц сплава ЖС6У, полученных в воде дистиллированной

и керосине осветительном составляет 4420 МПа и 4508 МПа соответственно, что выше, чем тот же параметр промышленного сплава [144, 145].

4.2.3.5 Результаты исследования термического анализа новых

жаропрочных сплавов

Термоанализатор NETZSCH STA 449 C является ключевым инструментом для проведения исследования. Этот прибор измеряет тепловые свойства материалов, таких как температура плавления, теплоемкость, термостойкость и другие характеристики, связанные с тепловыми процессами. Синхронный термоанализатор позволяет проводить несколько измерений одновременно, что повышает точность и эффективность исследования. Полученные графики представлены на рисунке 4.23.

л» кс :*» 1зда «со

Тя^ЧррР^п^С

а)

б)

jH.10

г» «о кю асо 1000 >ию нов

ГС

в)

Рисунок 4.23 - Результаты исследования температуры плавления: а) исходного сплава ЖС6У; б) нового сплава, полученного из частиц сплава ЖС6У в воде, в) нового сплава, полученного из частиц сплава ЖС6У в

керосине.

На рисунке обозначены кривые - синим цветом кривая термографии (вес образца в % относительно начальной массы), черным пунктиром -дифференциальной термографии (скорость изменения веса, т.е. производная от кривой ТГ по времени), зеленым кривая дифференциальной сканирующей калориметрии. На кривой ДСК можно различить отчетливые эндотермические пики, отвечающий плавлению сплава. Отмечено что температура плавления исходного сплава составила 1301.7°C, в то время как температура плавления сплава из электроэрозионной шихты полученной в воде и керосине составила 1363,8°C и 1375.5°C соответственно [125].

4.2.3.6 Результаты исследования жаропрочности новых жаропрочных

сплавов

Испытания образцов на длительную прочность проведены в соответствии с ГОСТ 10145-81 на испытательной машине ATS 2330 СС-230 которая оборудована 3-х зонной печью и позволяет управлять нагрузкой с точностью до 0,5%. Температура контролировалась по трем термопарам, установленным непосредственно на образце, что обеспечивает точность поддержания температуры ±0,1°С в рабочем диапазоне от 100 до 1600°С.

Испытание вели до момента разрушения образца при температурах 900, 1000 и П00°С.

По результатам испытаний на длительную прочность была построена зависимость предела длительной прочности (а) от параметра Ларсона-Миллера. Использованный параметр позволяет проводить комплексную оценку длительной работоспособности материала с учетом температуры.

Р = (T + 273)х(20 + log х)х10-3 (4.6)

где Т - температура (°С), т - время испытаний (ч).

В таблице 4.15 представлены результаты испытаний жаропрочности новых сплавов, полученных из частиц сплава ЖС6У. В ходе испытаний на длительную прочность, новые сплавы также показали превосходство характеристик, над промышленным сплавом изготавливаемым литьем [126].

Таблица 4.15 - Предел длительной прочности исходного и новых сплавов

1 2 3 4

Сплав ЖС6У ЖС6У вода ЖС6У керосин

Параметр Параметр Ларсона - Миллера

л 900 367 384 414

Л 900 269 287 362

л 900 ^1000 232 274 319

л 950 238 261 294

Л 950 176 194 229

л 950 ^1000 155 168 189

_1000 а100 163 182 192

„.1000 ст500 111 123 145

„.1000 ^1000 99 119 127

_1050 а100 106 117 131

„.1050 СТ500 75 91 106

„.1050 ^1000 64 78 95

„.1100 а100 70 84 101

„.1100 "500 49 67 81

„.1100 ^1000 42 63 76

4.2.3.7 Обобщенные результаты исследования физико-механических свойств новых жаропрочных сплавов

Обобщенные данные по результатам исследования физико-механических свойств жаропрочных сплавов представлены в таблице 4.16.

Таблица 4.16 - Обобщенные данные по результатам исследования физико-механических свойств жаропрочных сплавов из диспергированных электроэрозией частиц в воде дистиллированной и керосине осветительном

Исследуемый параметр Жаропрочные сплавы

Из диспергированных электроэрозией частиц сплава ЖС6У Из промышленно применяемой шихты

В воде дистиллированной В керосине осветительном

Полученные искровым плазменным сплавлением Полученные литьем

Температура плавления 1363,8 1375,5 1301,7

Размер зерна, мкм 0,45 0,43 3,5

Пористость, % 0,52 0,44 1

Плотность, г/см 8,5 8,6 8,4

Микротвердость Н, ГПа 4,42 4,508 3,40

Длительная прочность о190500 МПа 261 294 238

Рекомендуемая область применения При изготовлении сопел, турбинных лопаток, а так же других термонагруженных элементов ГТД

Отмечено, что жаропрочные сплавы из диспергированных электроэрозией частиц сплава ЖС6У, полученные искровым плазменным сплавлением в условиях быстрого нагрева и малой продолжительности рабочего цикла обладают более высокими физико-механическими свойствами по сравнению со сплавами, полученными из промышленной шихты по заводской технологии. Это достигается за счет подавления роста зерна и получения равновесного состояния с субмикронным зерном.

Показано, что микротвердость сплавов из диспергированных электроэрозией частиц сплава ЖС6У понижаются с увеличением пористости. Такое снижение объясняется концентрацией напряжений в порах, являющихся местами зарождения и распространения трещины при нагружении. Отмечено также, что с уменьшением размера зерна жаропрочных сплавов из диспергированных электроэрозией частиц сплава ЖС6У микротвердость возрастает.

4.3 Рекомендации по практическому применению новых жаропрочных

сплавов на основе диспергированных электроэрозией частиц

Основным профилем применения жаропрочного сплава ЖС6У является авиапромышленность. Из данного сплава промышленность изготавливает лопатки, диски, сопла газотурбинных и турбореактивных двигателей. Проведенные мероприятия по переработке отходов данных деталей электрической эрозией в шихту пригодную для промышленного применения, последующее сплавление данной шихты методом БРБ-синтеза позволило получить два новых жаропрочных сплава, после чего были изучены их состав, структура и свойства. Сравнительный анализ свойств исходного сплава и свойств новых сплавов показал, что оба сплава обладают не только сопоставимыми характеристиками исходного сплава, но и превосходят их в ряде ключевых свойств, таких как микротвердость, температура плавления и жаропрочность. В связи с полученными результатами, новые сплавы изготовленные из отходов жаропрочного сплава ЖС6У методом

электроэрозионного диспергирования с последующим сплавлением шихты SPS - синтезом могут применяться как в равных условиях, где применяются детали, изготовленные по промышленной технологии, так и послужить материалом изготовления деталей, для перспективного газотурбинного либо турбореактивного двигателя, в котором требуется применение более термостойких и жаропрочных сплавов с повышенной микротвердостью. Также, за счет создания менее энергозатратной и менее трудоемкой технологии рециклига, при относительно невысокой стоимости лома отходов сплава ЖС6У, возможно удешевление конечного продукта, с сохранением и повышением его физико-механических свойств. Это позволит расширить сферу использования данного сплава в технике [143, 148].

4.4 Экономическая эффективность применения новых жаропрочных сплавов на основе диспергированных электроэрозией частиц сплава

ЖС6У

Оценивая эффективность применения нового способа получения жаропрочных сплавов из отходов сплава ЖС6У, во внимание берутся малые затраты электроэнергии, необходимые для измельчения исходного материала, а так же низкую стоимость необходимых рабочих жидкостей -воды дистиллированной и керосина осветительного. Помимо того, при процессе ЭЭД не происходит расходования рабочих жидкостей и они могут использоваться многократно. Метод искрового плазменного спекания (SPS -синтез) также отличается высокой эффективностью использования электроэнергии, не требует использования дорогостоящих защитных газов. Оба способ обладают высокой экологичностью процесса, в связи с чем не требуется применение дорогостоящего фильтрующего оборудования, не имеют отходов, которые в дальнейшем необходимо перерабатывать, не имеют вредных выбросов в окружающую среду. За счет вышеизложенного, достигается удешевление процесса переработки отходов сплава ЖС6У, по сравнению с другими промышленно-используемыми способами, что, в итоге,

значительно влияет на стоимость готовой продукции [143, 148].

Расчет экономической эффективности внедрения технологического процесса изготовления лопатки ГТУ из нового жаропрочного сплава, полученного из диспергированных металлоотходов жаропрочного никелевого сплава ЖСУ6, с годовой программой 50 шт. в год в условиях ООО «РУ46».

Э = [¿хЦнхКпр- (Цр+ ЕнхК)]х^пр,

где к - коэффициент, учитывающий затраты по доставке металлоотходов предприятие (равен 1,1);

Цн- оптовая цена производства лопатки ГТУ промышленным способом, руб.

Цр-цена производства лопатки ГТУ новым способом, руб.

Кпр- коэффициент приведения цены лопатки из нового жаропрочного сплава к цене новой промышленной лопатки;

Ен- нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений Ен= 0,15;

Ипр- годовая программа производства лопаток, шт.;

К - удельные капитальные вложения, руб.

Э = [кхЦнхКпр- (Цр+ ЕнхК)]хИпр= [1,1x12000x0,91 - (1100+0,15x400)] х50 = (12012- 1160) х50 = 542600 руб.

4.5 Вывод по главе 4

1.Проведены предварительные исследования полученной шихты, которые показали влияние параметров установки на дисперсность, в связи с чем потребовалось определение оптимальных параметров работы установки ЭЭД методом постановкой полного факторного эксперимента по среднему размеру частиц получаемых электроэрозионных материалов. В качестве факторов были выбраны параметры работы установки ЭЭД: напряжение на электродах, емкость разрядных конденсаторов и частота следования

импульсов. Оптимальные параметры работы установки определяли для двух рабочих сред: воды дистиллированной и керосина осветительного. Согласно проведенной серии опытов определены предельные значения параметра оптимизации по среднему размеру электроэрозионных частиц, которые составили: для воды - 51,67 мкм при ёмкости разрядных конденсаторов 65,5 мкФ, напряжении на электродах 200 В, частоте следования импульсов 50 Гц; для керосина - 59,72 мкм при ёмкости разрядных конденсаторов 65,5 мкФ, напряжении на электродах 250 В и частоте следования импульсов 50 Гц.

2. Экспериментально установлено, что частицы, полученные из отходов сплава ЖС6У, имеют размер частиц от 0,1 до 285 мкм. Отмечено, что на гранулометрический состав частиц существенное влияние оказывают свойства рабочей жидкости. Показано, что средний размер частиц, полученных в керосине осветительном, в 1,2 раза больше среднего размера частиц, полученных в воде дистиллированной, и составляет 59,72 мкм и 51,67 мкм соответственно. Установлено, что в диспергированных электроэрозией частицах сплава ЖС6У, как в воде, так и в керосине, присутствуют частицы, имеющие правильную сферическую, эллиптическую форму и агломераты. Рентгеноспектральный анализ показал, что на поверхности частиц, полученных в воде дистиллированной, присутствует часть кислорода, а в керосине осветительном - углерода. Установлено, что основными элементами в диспергированных электроэрозией частицах сплава ЖС6У, как в керосине осветительном, так и в воде дистиллированной, являются №, Mo, W, О-, ТС, Отмечено, что диспергирование электроэрозией сплава ЖС6У воде дистиллированной приводит к образованию в частицах фаз WО3, и МО, а диспергирование в керосине осветительном способствует образованию фаз WC, ТСС, Mo2С и О-^ и NiзAl, что связано с различием химического состава рабочих жидкостей.

3. Проведено определение оптимальных параметров процесса получения жаропрочного сплава искровым плазменным сплавлением частиц сплава ЖС6У по микротвердости спеченных образцов путем проведения

полного факторного эксперимента типа 23. В качестве факторов были выбраны параметры работы установки искрового плазменного спекания: температура, давление и время выдержки, мин. Оптимальные параметры работы установки определяли для электроэрозионного материала ЖС6У, ранее полученного в двух рабочих средах: воды дистиллированной и керосина осветительного. Согласно проведенной серии опытов определены предельные значения параметра оптимизации, которые составили: для образцов, полученных из частиц, диспергированных в воде - 4420,3 МПа при температуре Т = 1400°С, давлении Р = 40 МПа и времени выдержки t =10 мин.; для образцов, полученных из частиц, диспергированных в керосине -4508,2 МПа при температуре Т = 1380 °С, давлении Р = 40 МПа и времени выдержки t = 5 мин. Экспериментально установлено, что в жаропрочных сплавах из диспергированных электроэрозией частиц сплава ЖС6У в кислородсодержащей жидкости (воде дистиллированной) присутствует часть кислорода, а в жаропрочных никелевых сплавах из диспергированных электроэрозией частиц сплава ЖС6У в углеродсодержащей жидкости (керосине осветительном) - углерода, а все остальные элементы распределены по объему относительно равномерно. Показано, что основными элементами в жаропрочных никелевых сплавах из диспергированных электроэрозией частиц сплава ЖС6У, как в керосине осветительном, так и в воде дистиллированной, являются N1, Мо, ^^ Сг, Т1, Со.

4. Отмечено также, что с уменьшением размера зерна жаропрочных никелевых сплавов из диспергированных электроэрозией частиц сплава ЖС6У микротвердость возрастает. Также отмечено повышение температуры плавления и жаропрочности новых сплавов, что объясняется наличием тугоплавких оксидов, карбидов и интерметаллидов. Совокупность данных факторов повышает физико-механические свойства новых сплавов, в сравнении со сплавом, получаемым промышленным методом.

В диссертационной работе решена важная научно-практическая задача, направленная на исследование, разработку и апробацию новых жаропрочных сплавов, полученных искровым плазменным сплавлением электроэрозионных частиц сплава ЖС6У, имеющая важное значение для металловедения жаропрочных сплавов и развития страны в целом. Реновация высоколегированного сплава ЖС6У способствует ресурсосбережению, импортозамещению и обеспечению технологического суверенитета РФ.

1. Разработан способ получения жаропрочного сплава, отличающийся тем, что он получается искровым плазменным сплавлением диспергированных электроэрозией частиц сплава ЖС6У при температуре 1400 °С, давлении 40 МПа и времени выдержки 10 мин. в воде дистиллированной (заявка на изобретение РФ 2022129595) и при температуре 1380 °С, давлении 40 МПа и времени выдержки 5 мин. в керосине осветительном (заявка на изобретение РФ 2023103776).

2. Разработана шихта для производства жаропрочных сплавов, содержащая частицы титана, никеля и молибдена, отличающаяся тем, что она содержит упомянутые частицы, полученные электроэрозией отходов сплава ЖС6У в дистиллированной воде (патент на изобретение РФ 2779730) и в керосине осветительном (патент на изобретение РФ 2784145).

3. Установлены сравнительные характеристики физико-механических свойств между сплавами из диспергированных электроэрозией частиц в воде дистиллированной, изготовленным искровым плазменным сплавлением при температуре 1400 °С, давлении 40 МПа и времени выдержки 10 мин., и сплавом ЖС6У, изготовленным промышленным способом, показавшие:

- в 7,7 раза меньший размер зерна;

- в 1,9 раза меньшую пористость;

- в 1,3 раза большую микротвердость;

- в 1,04 раза большую температуру плавления;

- в 1,1 раза больший предел длительной прочности.

4. Установлены сравнительные характеристики физико-механических свойств между сплавами из диспергированных электроэрозией частиц в керосине осветительном, изготовленным искровым плазменным сплавлением при температуре 1380 °С, давлении 40 МПа и времени выдержки 5 мин., и сплавом ЖС6У, изготовленным промышленным способом, показавшие:

- в 8,1 раза меньший размер зерна;

- в 2,2 раза меньшую пористость;

- в 1,32 раза большую микротвердость;

-в 1,05 раза большую температуру плавления;

- в 1,23 раза больший предел длительной прочности.

5. Разработанные технологии и жаропрочные сплавы апробированы и внедрены в ООО «РУ46» г. Курск. Ожидаемый экономический эффект от внедрения составит более 0,5 млн. руб. в год. Материалы исследований используются в учебном процессе ФГБОУ ВО «Юго-Западный государственный университет» при изучении дисциплины «Теория и технологии новых материалов» (3 курс направления подготовки аспирантов 22.06.01 «Технологии материалов» направленность «Металловедение и термическая обработка металлов и сплавов»).

6. Перспективами дальнейшего использования полученных результатов является широкое применение в промышленности новых сплавов, полученных искровым плазменным сплавлением электроэрозионных частиц сплава ЖС6У.

1. Базылева, О.А. Жаропрочные интерметаллидные никелевые сплавы для двигателей летательных аппаратов [Текст] / О. А. Базылева, Э. Г. Аргинбаева, А. В. Шестаков // Ideas and Innovations. - 2020. - Т. 8, № 3-4. - С. 138-146.

2. Деменок, А.О. Смесь для получения стержней при изготовлении лопаток ГТД из жаропрочных сплавов [Текст] / Деменок А.О., Павлинич С.П., Деменок О.Б. // Литейщик России. - 2021. № 2. - С. 5-8.

3. Кишкин, С.Т. Литейные жаропрочные сплавы для турбинных лопаток [Текст] / Кишкин С.Т., Каблов Е.Н. // Авиационные материалы. избр. тр. ВИАМ (юбилейный сборник). - М. : МИСиС, ВИАМ, 2002. - С. 48-58.

4. Кузнецов, В.П. Структура и свойства монокристаллических жаропрочных никелевых сплавов: учебное пособие [Текст] / Кузнецов В.П., Лесников В.П., Попов Н.А. - Екатеринбург : Изд-во Урал. ун-та, 2016.- 160 с.

5. Каблов, Е.Н. Литые лопатки газотурбинных двигателей: сплавы, технологии, покрытия: монография [Текст] / Каблов Е.Н. - М. : МИСиС, 2001. - 632 с.

6. Каблов, Е.Н. Литейные жаропрочные сплавы [Текст] / Каблов Е.Н. // Машиностроение: энцикл.Т. II-3. Цветные металлы и сплавы. Композиционные металлические материалы. - М. : Машиностроение, 2001. -С. 519-594.

7. Жаропрочные сплавы [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/Жаропрочные_сплавы/. (дата обращения 18.09.2020).

8. Шатульский, А.А. Повышение надежности лопаток ГТУ совершенствованием процесса литья и поверхностным модифицированием [Текст] / А.А. Шатульский, А. В. Голубенцев // Литейное производство. -2019. - № 2. - С. 27-30

9. Ломберг, Б.С. Высокотемпературные жаропрочные никелевые сплавы для деталей газотурбинных двигателей [Текст] / Ломберг Б.С., Овсепян С.В., Бакрадзе М.М., Мазалов И.С. // Авиационные материалы: сб. науч. трудов. - М.:ВИАМ, 2012. - С. 8.

10. Абраимов, Н.В. Материаловедение. Технология конструкционных материалов: Учебник для ВУЗов [Текст] / Под ред. Абраимова Н.В. - М.: Изд. МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005. - 560 с.

11. Абраимов, Н.В. Химико-термическая обработка жаропрочных сталей и сплавов [Текст] / Абраимов Н.В., Елисеев Ю.С. - М.: Интермет Инжиниринг, 2001. - 620 с.

12. Кузнецов, В.П. Материаловедение: монокристаллические жаропрочные никелевые сплавы : учебное пособие для вузов [Текст] / Кузнецов В.П., Лесников В П., Попов Н.А. -М. : Издательство Юрайт, 2017 -161 с.

13. Саяпова, В.В. Анодное растворение никельхромового сплава ЖС6У в различных электролитах [Текст] / Саяпова В.В, Амирханова Н. А., УстюжанинаС. В., Гордеев В.Ю. // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета им. Академика С.П. Королёва. - 2012. - № 3-1 (34). - С. 181-186.

14. Новикова, О.В. Применение газоизостатического прессования для повышения эксплуатационной надежности лопаток турбины из жаропрочного сплава типа ЖС6У [Текст] / Новикова О.В., Кочетков В.А., Виноградов А.И., Жуков А.А., Тихонов А.А., Маринин С.Ф. // Заготовительные производства в машиностроении. - 2007.- № 8. -С. 54-56.

15. Афанасьев, Н.И. Влияние ионной имплантации на внутреннее окисление и сопротивление ползучести сплава жс6у с защитным покрытием [Текст] / Афанасьев Н.И., Лепакова О.К. // Вестник Тамбовского университета. Серия: Естественные и технические науки. - 2013. - Т. 18. -№4-2. - С. 1714-1716.

16. Агеев, Е.В. Жаропрочные никелевые сплавы ЖС6У: получение, применение, переработка [Текст] / Е. В. Агеев, Е. В. Агеева, И. П. Емельянов, Н. М. Хорьякова. - Курск : Закрытое акционерное общество "Университетская книга", 2022. - 235 с.

17. Фадеев, А.В. Разработка литниково-питающей системы повышенной металлоемкости для литья сопловых блоков из сплава ЖС6У [Текст] / А. В. Фадеев, В. Е. Баженов, А. В. Колтыгин [и др.] // Литейное производство. - 2019. - № 1. - С. 27-31..

18. Гурьянов, Д.А. Структурно-фазовый состав материала изделия из сплава ЖС6У, сформированного методом проволочной электронно-лучевой аддитивной технологии [Текст] / Д. А. Гурьянов, К. С. Осипович, А. В. Воронцов, Е. А. Колубаев // Перспективы развития фундаментальных наук : Сборник научных трудов XVIII Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. В 7-ми томах, Томск, 27-30 апреля 2021 года. Том 1. - Томск: Национальный исследовательский Томский политехнический университет, 2021. - С. 100-102..

19. Гуляев, А. П. Металловедение [Текст] / А.П. Гуляев. // - М.: Металлургия, 1986. - 544 с.

20. Лахтин, Ю.М. Материаловедение [Текст] / Ю. М. Лахтин, В. П. Леонтьева // - М.: Машиностроение 1990. - 529 с.

21. Шарафутдинова, А.С. Способ модифицирования жаропрочных никелевых сплавов [Текст] / А. С. Шарафутдинова, С. Н. Федосеев // Современные материалы, техника и технология : материалы 3-й Международной научно-практической конференции: В 3-х томах, Курск, 27 декабря 2013 года / Ответственный редактор: Горохов А.А.. Том 3. - Курск: Юго-Западный государственный университет, 2013. - С. 269-273.

22. Масс, А.В. Микроструктура жаропрочного никелевого сплава ЖС6У после наплавки электронным лучом и отжига [Текст] / А. В. Масс, А. В. Фелофьянова, Р. Р. Хабиров // Наука Промышленность Оборона: ТРУДЫ XXII ВСЕРОССИЙСКОЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ

ПОСВЯЩЕННОЙ 60-ЛЕТИЮ СО ДНЯ ПЕРВОГО ПОЛЁТА ЧЕЛОВЕКА В КОСМОС, Новосибирск, 21-23 апреля 2021 года / под редакцией С.Д. Саленко. Том 3. - Новосибирск: Новосибирский государственный технический университет, 2021. - С. 14-17.

23. Седых, Д.А. Исследование сплава ЖС6У после наработки [Текст] / Д. А. Седых, Д. В. Хребет // Приоритетные направления инновационной деятельности в промышленности: сборник научных статей X международной научной конференции, Казань, 30-31 октября 2021 года. Том Часть 1. -Казань: : ООО «Конверт», 2021. - С. 177-178..

24. Протасова, Н.А. Эксплуатационные закономерности расходования прочностных характеристик материала турбинных лопаток двигателей ГПА [Текст] / Протасова Н.А., Великанова Н.П., Великанов П.Г., Ахмадеев А.А. // Авиационные двигатели. -2019. - №2(3). - С. 39-48.

25. Полянский, В.М. Структура, свойства и механизм разрушения никелевого литейного жаропрочного сплава [Текст] / Полянский В.М., Гаврилюк В.В., Загорский В.З., Логунов А.В., Полянский А.М., Силис М.И. // Металловедение и термическая обработка металлов. - 2004. - №9(591). - С. 32-36.

26. Симе, Ч. Жаропрочные сплавы [Текст] / Симе Ч., Хагель В. // - М.: Металлургия, - 1976. - 566 с.

27. Абраимов, Н.В. Влияние жаростойких покрытий на жаропрочность никелевых сплавов [Текст] / Абраимов Н.В., Орехова В.В. // Электрометаллургия. - 2020. - №10. - С. 17-25.

28. Batkayev, I.I. Application of rare-earth metals in the non-traditional power production received from technogenic waste [Text] / I. I. Batkayev, S. N. Kurbanbayeva, S. K. Mamekova // Industrial technologies and engineering (icite-2018) : V International scientific practical Conference, Шымкент, 28 ноября 2018 года. Vol. 1. - Шымкент: Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения "Южно-Казахстанский государственный университет имени М. Ауэзова", 2018. - P. 67-70.

29. Ageev, E.V. Investigation of the microhardness of the W-Ni-Fe powder alloy used for the restoration of machine parts [Text] / E.V. Ageev, S. Karpeeva // MATEC Web of Conferences 341. - 2021. - P. 00016.

30. Каблов, Е.Н. Авиационное материаловедение: итоги и перспективы [Текст] / Каблов Е.Н. // Вестник Российской академии наук. - 2002. - Т. 72. -№ 1. - С. 3-12.

31. Иванов, В.Н. Словарь-справочник по литейному производству [Текст] / Иванов В.Н. - М.: Машиностроение, 1990. - 384 с.

32. Сидоров, B.B. Организация производства литых прутковых заготовок из современных литейных высокожаропрочных никелевых сплавов [Текст] / Сидоров B.B., Ригин В.Е., Каблов Д.Е. // Литейное производство. -2011. - № 10. - С. 2-6.

33. Жеребцов, С.Н. Исследование зависимости физико-механических свойств сплава ЖС6-У от технологических параметров литья [Текст] / Жеребцов С.Н. // Литейщик России. - 2005. - №11. - С. 35-36.

34. Каблов, Е.Н. Стратегические направления развития конструкционных материалов и технологий их переработки для авиационных двигателей настоящего и будущего [Текст] / Каблов Е.Н., Оспенникова О.Г., Ломберг Б. С. // Автоматическая сварка. - 2013. - № 10 - 11. - С. 23-32.

35. Логунов, А.В. Современные жаропрочные никелевые сплавы для дисков газовых турбин [Текст] / Логунов А.В., Шмотин Ю.Н. // Современные жаропрочные никелевые сплавы для дисков газовых турбин (материалы и технологии). - М.: Наука и технологии, 2013. - 264 с.

36. Зеленюк, А.Н. Использование технологического возврата при производстве отливок из жаропрочного никелевого сплава ВЖЛ12Э-ВИ [Текст] / Зеленюк А.Н., Наумик В.В., Елькин А.В. // Вюник Донбасько! державно!' машинобудiвноl академп. - 2011. - № 1 (22). - С. 198-202.

37. A. Khakzadshahandashti .Weldability and liquation cracking behavior of ZhS6U superalloy during electron-beam welding [Text] / A. Khakzadshahandashti,

38. Ali Salehi-Shabestari. Numerical modelling of electron beam welding (EBW) of Zhs6u superalloy and its experimental validation [Text] / Ali Salehi-Shabestari, Arash Khakzadshahandashti & Mohammad Reza Rahimipour // Materials at High Temperatures, 2022.- 39:1,P - 2-20.

39. Holtzer, M. Microstructure and Properties of Ductile Iron and Compacted Graphite Iron Castings: The Effects of Mold Sand [Text] / Metal Interface Phenomena, Springer, Metal. (2015)

40. Acharya, S.G. Evaluation of Critical Parameters for Sand Inclusion Defect in FNB Casting [Text] / S.G. Acharya a,*, J.A. Vadher b, K.D. Kothari // ARCHIVES of FOUNDRY ENGINEERING. -2017

41. Хрящев, И.И. Разработка и оптимизация экономнолегированного жаропрочного никелевого сплава [Текст] / Хрящев И.И., Зайцев Н.А., Шатульский А.А., Логунов А.В. // Заготовительные производства в машиностроении. - 2017. - Т. 15. - № 12. - С. 560-565.

42. Курихина, Т.В. Кинетика образования интерметаллида на основе Ni3Al в жаропрочном никелевом сплаве ЖС6У [Текст] / Курихина Т.В.//Технология машиностроения. - 2017. - №1. -С. 5-8.

43. Карачевцев, Ф. Н. Разработка и исследование метрологических характеристик экспресс-методики анализа жаропрочных никелевых сплавов / Ф. Н. Карачевцев, Т. Н. Загвоздкина, Г. В. Орлов // Труды ВИАМ. - 2015. -№ 11. - С. 9.

44. Сидоров, В.В. Опыт переработки в условиях ФГУП «ВИАМ» литейных отходов жаропрочных сплавов, образующихся на моторостроительных и ремонтных заводах [Текст] / Сидоров В.В., Ригин В.Е., Горюнов А.В., Мин П.Г. // Металлург. - 2014. - №1. - С. 86-90.

45. Изготовление жаропрочного сплава ЖС6У [Электронный ресурс]. -Режим доступа: http://revolution.allbest.ru/manufacture/00725636_0.html (дата обращения 22.09.2020).

46. Елисеев, Ю.С. Физико-химические методы обработки в производстве газотурбинных двигателей : монография [Текст] / Елисеев Ю.С., Крымов В.В., Митрофанов А.А., Саушкин Б.П. - М. : ООО «ДРОФА», 2002-655 с.

47. Зинин А.В.Термоциклическая прочность жаропрочного сплава и кинетика накопления повреждений при наложении вибрационных нагрузок [Текст] / Зинин А.В., Бычков Н.Г., Першин А.В., Авруцкий В.В., Смирнова Л.Л. // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. - 2017. - Т. 83. -№2. - С. 53-55.

48. Ерёмин, Е.Н. Исследование структуры сплава ЖС6У методом атомно-силовой микроскопии [Текст] / Ерёмин Е.Н., Филиппов Ю.О., Давлеткильдеев Н.А., Миннеханов Г.Н. // Омский научный вестник. - 2011. -№1(97). - С. 24-29.

49. Ерёмин, Е.Н. Исследование карбидных фаз в сплаве ЖС6У [Текст] / Еремин Е.Н., Филиппов Ю.О., Маталасова А.Е. // Омский научный вестник. -2014. - №3(133). - С. 59-63.

50. Колтыгин, А.В. Влияние возврата собственного производства на структуру и свойства жаропрочного никелевого сплава ЖС6У. Часть 1. Анализ структуры и фазового состава сплава ЖС6У, полученного с применением возврата собственного производства [Текст] / Колтыгин А.В., Баженов В.Е., Базлов А.И., Базлова Т.А., Белов В.Д. // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. - 2019. - Т. 62. - №5. - С. 360-365.

51. Колтыгин, А.В. Влияние возврата собственного производства на структуру и свойства жаропрочного никелевого сплава ЖС6У. Часть 2. Анализ макроструктуры и механических свойств сплава ЖС6У, полученного с применением возврата собственного производства [Текст] / Колтыгин А.В., Баженов В.Е., Базлов А.И., Базлова Т.А., Белов В.Д. // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. - 2019. - Т. 62. - №7. - С. 525-530.

52. Жеребцов, С.Н. Применение технологии электрошлакового переплава стружки высоколегированных сталей и сплавов для получения

мерной заготовки [Текст] / Жеребцов С.Н. // Электрометаллургия. - 2012. -№ 4. - С.32-34.

53. Бакрадзе М.М. Аспекты развития литейных никелевых и интерметаллидных сплавов. Технология изготовления деталей ГТД [Текст] / М. М. Бакрадзе, Э. Г. Аргинбаева, Н. В. Петрушин, С. В. Овсепян // Новости материаловедения. Наука и техника. - 2017. - № 5-6(28). - С. 3-13..

54. Круглов, Е.П. Применение диффузионной сварки для изготовления охлаждаемых литых лопаток турбин газотурбинных двигателей [Текст] / Е. П. Круглов, А. Е. Круглов, Э. Р. Галимов [и др.] // Вестник Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева. - 2021. - Т. 77, № 2. - С. 44-49.

55. Абраимов, Н.В. Восстановление жаростойких покрытий при ремонте лопаток газовых турбин [Текст] / Н. В. Абраимов, И. Г. Петухов, В. В. Орехова, И. Ю. Иванов // Электрометаллургия. - 2022. - № 8. - С. 8-19

56. Binczyk, F. ATD and DSC Analysis of IN-713C and ZhS6U-VI Superalloys [Text] / F. Binczyk, P. Gradon, J. Cwajna // Archives of Foundry Engineering. - 2017. - Vol. 17, No. 1. - P. 13-16.

57. Budinovskii, S.A. Effect of ion-plasma coatings on characteristics of long-term strength of alloy ZhS6U [Text] / S. A. Budinovskii, S. A. Muboyadzhyan, E. B. Chabina // Metal Science and Heat Treatment. - 2007. -Vol. 49, No. 5-6. - P. 312-316

58. Kornienko, E. Influence of heat treatment on the structure and properties of ZhS6U high-temperature nickel-based alloy [Text] / E. Kornienko, M. Rashkovets, D. Lazurenko // AIP Conference Proceedings : PROCEEDINGS OF THE INTERNATIONAL CONFERENCE, Tomsk, 01-05 октября 2019 года. Vol. 2167. - Tomsk: AIP Conference Proceedings, 2019. - P. 020172.

59. Afanas'ev, N.I. Structural transformations in heat-resistant ceramic coatings and surface layers of the alloy ZhS6U [Text] / N. I. Afanas'ev, V. D. Kitler // Glass and Ceramics. - 2009. - Vol. 66, No. 1-2. - P. 74-76.

60. Baum, B.A. Thermal-temporary treatment of liquid alloys and steels [Text] / B. A. Baum, G. V. Tyagunov, E. E. Baryshev // Stal. - 1996. - No. 6. - P. 16-20.

61. Колобов, Г.А. Вторичные редкие металлы (тугоплавкие, редкоземельные, радиоактивные): монография [Текст] / Г. А. Колобов. -Запорожье: ЗГИА, 2016. - 244 с.

62. Ерёмин, Е.Н. Применение электрошлакового переплава для регенерации отходов жаропрочных сплавов [Текст] / Ерёмин Е. Н. // Современная электрометаллургия. - 2005. -№2. -С. 23-27.

63. Petzow G. Liquid phase and aclivate sintering- Sintering theory and practicc /. Kaysser WA. AmtenbnnkM. // Proc. 5thIni. Round Table Conf. on Sint. (Portoroz. 7-10 Sept., 1981). Amsterdam Elsevier Publishing Company. - 1982. -V 14. - P. 27-36.

64. Magness L.S. Refractory metals for ordnance applications / Eda. A. Bose. R.J. Dowding. Princeton // Ргос. of the Fourth Intern. Conf. on Tungsten, Refractory Metals and Alloy»: - Processing, Properties and Applicstions, NJ. -1997. - P. 41-67.

65. Поварова К.Б. Исследование неоднородности структуры тяжелых сплавов / К.Б. Поварова. Г.Б. Черняк. Э.Е. Дуняшенков, Т.М Плюшкина // Металлы. - 2005. - № 1. - С. 84-93.

66. Green E.C., Jones D.J., Pitkin W.R. // Symp. Powder Metallurgy. 1954. Spec. Rept. № 58. P. 253-256.

67. Савицкий Е.М. Металловедение тугоплавких металлов и сплавов. М.: Наука, 1967. 324 с.

68. Сидоров, В.В. Ресурсосберегающая технология переработки некондиционных отходов литейных жаропрочных сплавов [Текст] / Сидоров В.В., Ригин В.Е., Горюнов А.В., Мин П.Г. // Металлург. - 2014. - №5. - С. 35-39.

69. Селютин, В.Л. Разработка и исследование тяжелых вольфрамовых псевдосплавов на основе диспергированных электроэрозией частиц сплава

ВНЖ : специальность 05.16.01 "Металловедение и термическая обработка металлов и сплавов" : диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук [Текст] / Селютин Владимир Леонидович // Курск 2020. -183 с.

70. Агеева, Е.В. Структура и свойства спеченных образцов из электроэрозионных хромсодержащих порошков, полученных в бутиловом спирте [Текст] / Е. В. Агеева, С. В. Хардиков, А. Е. Агеева // Современные материалы, техника и технологии. - 2021. - № 6(39). - С. 4-11.

71. Алымов М.И. Порошковая металлургия нанокристаллических материалов [Текст] /. Алымов М.И. // М.: Наука, 2007. - 170 с.

72. Малышкин, П.Ю. Обзор и исследование конструкций гильз цилиндров автотракторных двигателей [Текст] / П. Ю. Малышкин, А. А. Конюшенко // Научно-технический прогресс в сельскохозяйственном производстве : материалы Международной научно-технической конференции. В 3-х томах, Минск, 22-23 октября 2014 года. Том 2. - Минск: Республиканское унитарное предприятие «Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по механизации сельского хозяйства», 2014. - С. 196-202

73. Агеев, Е.В. Исследование микроструктуры спеченных электроэрозионных нанокомпозиционных порошков свинцовой бронзы [Текст] / Е. В. Агеев, А. С. Переверзев, А. А. Горохов // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. -2018. - Т. 8, № 3(28). - С. 29-35.

74. Агеева, Е.В. Научно-технологические основы получения многофункциональных сплавов и покрытий из диспергированных электроэрозией легковесных отходов цветных металлов и легированных сплавов : специальность 05.16.01 "Металловедение и термическая обработка металлов и сплавов" : диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук [Текст] / Агеева Екатерина Владимировна, Курск, 2021. -366 с.

75. Фришберг, И.В. Получение высокодисперсных металлических порошков [Текст] / Фришберг И.В., Кватер Л.И. // Труды всесоюзной научно-технической конференции по металлокерамическим материалам и изделиям. - Ереван, 1973. - С. 26-31.

76. Носуленко, В.И. Размерная обработка металлов электрической дугой [Текст] / Носуленко В.И., Мещеряков Г.Н. // Электронная обработка материалов. - 1981. -№1. - С. 19-23.

77. Агеев, Е.В. Исследование и практическое применение порошков, полученных электроэрозионным диспергированием отходов вольфрамсодержащих твердых сплавов: специальность 05.16.09 "Материаловедение (по отраслям)": диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук [Текст] / Агеев Евгений Викторович. -Курск, 2012. - 360 с.

78. Латыпов, Р.А. Состав и свойства порошков, полученных электроэрозионным диспергированием отходов быстрорежущей стали в керосине : монография [Текст] / Р. А. Латыпов, Е. А. Воробьев, Е. В. Агеев, Е. В. Агеева. - Курск : Закрытое акционерное общество "Университетская книга", 2014. - 108 с.

79. . Буланов, В.Я. Диагностика металлических порошков [Текст] / В.Я. Буланов, Л.И. Кватер, Т.В. Довгаль и др. - М.: Наука, 1983. - 278 с.

80. Звонарев, Д.Ю. Повышение износостойкости композиционных электрохимических хромовых покрытий за счет использования дисперсных порошков твердых сплавов, полученных электроэрозионным диспергированием: специальность 05.16.01 Металловедение и термическая обработка металлов и сплавов: диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук [Текст] / Звонарев Дмитрий Юрьевич. - Курск, 2005. - 126 с.

81. Поданов, В.О. Жаропрочные сплавы [Текст] / В. О. Поданов, Е. В. Агеева // Современные автомобильные материалы и технологии (САМИТ -2020): сборник статей XII Международной научно-технической

конференции, посвященной 25-летию кафедры технологии материалов и транспорта, Курск, 23 октября 2020 года. - Курск: Юго-Западный государственный университет, 2020. - С. 275-279.

82. Гадалов, В. Н. Металлография металлов, порошковых материалов и покрытий, полученных электроискровыми способами [Текст] / В. Н. Гадалов, В. Г. Сальников, Е. В. Агеев, Д. Н. Романенко. - Москва : Инфра-М, 2011. -468 с.

83. Ishibashi, W. Электроэрозионный способ получения порошков [Текст] / IshibashiWataru // FuntaiOjobiFummatsuJakin. - 1977. -24. - №4. - Рp. 107-112.

84. Фоминский, Л.П. Особенности порошка, получаемого электроэрозионным диспергированием алюминия в воде [Текст] / Фоминский Л.П., Ровенская Т.В. // Порошковая металлургия. - 1984. - №10. - С. 7-11.

85. Фоминский, Л.П. Фазовый состав, структура и окисляемость порошков, получаемых электроэрозионным диспергированием железа и углеродистых сталей в воде [Текст] / Фоминский Л.П., Левчук М.В., Мюллер А.С. // Электрофизические и электромеханические методы обработки. - 1983.